基于kinect的苹果树三维重建方法研究

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1、’＇Ｉ＇＇’：．．．Ｖ．；，麵．，．卓苦分类号‘：黃校代码：１０７１２ＵＤＣ：６２６．８研究生学号ｒ２０１３０５１２６９；公升密级．班衣＊奇衣大孝２０１６届攻读硕壬学位研究生学位（毕业）论文基于Ｋｉｎｅｃｔ的苹果树Ｈ维重建方法研究－：：－ｊＢｆｃ．ｒ＿＿Ｉ＾学科专化农业由气化与自动化户研究方向智能化检测与技术Ｙ胃；Ｉ‘Ｗ－研究生余秀丽．片—憂；指导教师来怀波副教授：气、：．＇完成时间

2、２０■１６年５月．＇：：：，讓－巾国陕西臟：：ｒｖ．；：．遲曇研巧生学位（毕业）论文的独创性声明本人弄明：所呈交的硕壬学位（毕业）论文是我个人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究结果：论文中的研《数据及结果的获得完全符合学校《关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定》如果违反此规定一切后果，，与法律责化均由本人承担。尽我所知，除了文中特別加１；＜标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经－发表或撰写过的研《结果，也不包含其他人和自己本人已

3、获得西北农林科技大学或证书而使用过的材料一其它教育机构的学位或。与我同工作的同事对本研究所做的＇任何贡献均已在论文的致谢明说明示中作了确的并表了谢意。／日研究生签名：间：时年月导导研生学位（业）论文的承诺师指究毕本人承诺：去研生所呈交的硕击学位（业）论文是我的硕究毕独立开研究工及取得研究结现职工的结果在我指导下展作的果属于我岗务作并，，而照规范西北农林科技大究生术道德规获得的严格按学校关于学研学的暂行定》《研结果。如果违反校关大研生术道德的行规究学《于规范

4、西化农林科技学究学暫质接按校关規定的相应连任。定》我受学有处处理并承担带责，罚导师心名；‘：巧师空时间年月导Ｍ（＞乂ｃClassificationcode:S24Universitycode:10712UDC:626.8Postgraduatenumber:2013051269Confidentialitylevel:PublicThesisforMaster’sDegreeNorthwestA＆FUniversityin20163DRECONSTRUCTIONOFAPPLETRE

5、EBASEDONKINECTMajor:AgriculturalelectrificationandautomationResearchfield:IntelligentdetectionandtechnologyNameofPostgraduate:YuXiuliAdviser:AssociateProf.SongHuaiboDateofsubmission:May,2016YanglingShaanxiChina项目来源本论文受到863课题“作物生长三维形态快速获取与重构技术(2013AA1

6、0230402)”项目的资助，特此感谢！基于Kinect的苹果树三维重建方法研究摘要幼年苹果树的三维重建对于虚拟果树建模研究具有重要意义。现有的三维点云扫描设备虽精度高，但价格高昂且设备结构复杂，而Kinect体积小、质量轻、成本低，在小型物体三维扫描与重建方面得到了关注和应用。本研究将利用体感设备Kinect扫描获取果树三维点云并基于点云重建果树模型展开试验。试验首先搭建了Kinect点云获取平台，实现了果树三维信息的实时获取；然后提出了一种基于空间参考球结合ICP(IterativeClos

7、estPoint)算法的配准方法，实现了多视角点云数据的配准；再采用空间殖民算法对配准后的点云提取果树骨架，最后基于骨架及管道模型实现了果树的三维重构与可视化渲染。本研究以3~5年矮化苹果树样本为实验对象，主要研究内容及结论如下。(1)利用Kinect搭建果树三维点云获取平台。点云获取平台由硬件部分(Kinect、PC电脑和三脚架)和PC配置的相关API接口与支持库构成。三脚架支撑Kinect，Kinect垂直高度位于扫描目标物中部，调节三脚架垂直和水平距离以获取较好品质的点云数据。试验在无阳光

8、直射，风速为微风的环境条件下进行，该平台获得的点云数据经下采样平滑之后满足点云配准的要求。(2)提出了空间参考球结合ICP算法的树状点云配准方法，实现了粗配结合精配的多视角果树点云配准。由于果树的树状点云无法进行高质量的向量估计，而转盘法和标签法又不具有适用性的难题，提出了空间参考球结合ICP算法的配准方法。试验设计在果树周围添加3或4个空间参考球后进行点云获取，提取多空间下球心坐标作为公共点，基于公共点坐标转计算到变换矩阵及粗配点云。针对设备精度限制导致点云粗配后仍存在明显位差的问题，采用IC